课件-5.1认识人工智能

信息技术拓展模块5人工智能拓展模块5人工智能学习目标（1）了解人工智能的概念、基本特征和社会价值。（2）了解人工智能的发展历程、发展趋势，以及在互联网及各传统行业中的典型应用。

（3）熟悉机器学习的基本原理、开发流程和开发步骤。（4）了解人工智能涉及的核心技术及部分算法，能使用人工智能相关应用解决实际问题。（5）熟悉人工智能技术应用的开发框架、集成开发环境以及各种开发平台，了解其特点和适用范围。（6）能辨析人工智能在社会应用中面临的伦理、道德和法律问题。5.1认识人工智能015.1认识人工智能5.1.1什么是人工智能？1.定义：人工智能（英文缩写为AI）是研究如何应用机器(主要是计算机)来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。说明：

（1）人工智能试图通过研究人类智能活动的规律生产出一种新的能以人的智能相似的方式做出反应的智能机器。（2）智能机器能够通过机器视觉、机器听觉、机器触觉、机器嗅觉、人机交互等方式来认识周围的环境和需要解决的问题，能够像人一样判断、推理、学习、预测、证明，能够根据要达到的目标进行决策或采取相应的行动。（3）本质：人工智能是对人类思维信息过程的模拟，其主要目的是赋予机器特有的视听说动及大脑抽象思维能力。5.1认识人工智能2.人工智能同人类智能的区别（1）人工智能以软件代码为基础，代码的运行依赖于计算机技术，人工智能属于无意识的、机械的物理过程；而人类智能以大脑为核心，大脑的运行依赖于复杂的生命系统，人类智能主要是生理和心理的过程。（2）人工智能没有情感、意识及道德判断，也没有人类意识所特有的、能动的创造能力；而人类智能有丰富多样的心理结构和情绪，有强烈的自我约束的价值观，也有很强的自主意识和创新能力。（3）人工智能只能执行某一个具体的任务，一个智能体只能掌握一种能力；而人类智能可以执行各种各样的任务，人的大脑可以同时拥有面向很多不同任务的分析和处理能力。（4）人工智能只会朝着一个目标前进，它不具备为自己设定目标、改变目标的能力；而人类智能不但每一个步骤都需要人自己去设定目标，为下一步骤的执行创造条件，而且能够及时根据现实情况灵活调整目标。5.1认识人工智能3.图灵测试如果一个人和一台机器作为测试对象与测试者隔开，测试者只能通过类似终端的文本设备向测试对象随意提问，然后根据测试对象给出的答案判别哪个是真人，哪个是机器。经过多轮问答后，如果机器能够让平均每个测试者做出超过30%的误判，那么这台机器就通过了测试，并被认为具有类似人类的智能。

图灵测试提示我们应该更加注重智能的外在功能性表现，通过工程技术为机器赋予智能。5.1

认识人工智能弱人工智能机器可以通过编程展现出某些人类智能的水平，它只是针对特定领域、执行特定任务的人工智能。强人工智能可以模仿人类的智能或行为，具有学习和应用其智能来解决任何问题的能力，能够胜任任何由人所能完成的智力性工作。超人工智能不仅能全面模仿和理解人类的智能，而且能在科学创造力、通识和社交能力等每一方面都远胜于人类智能。4.智能水平5.1

认识人工智能第三，机器智能具有感知环境、产生反应的能力。

第四，机器智能拥有学习和适应能力，可以演化迭代。

第二，机器智能本质上体现为计算，基础是数据。

第一，机器智能由人类设计并为人类服务。

人工智能的基本特征5.1

认识人工智能第一，机器智能由人类设计并为人类服务。

人工智能主要研究领域利用计算机技术来分析、理解和生成自然语言，从而实现人与计算机之间用自然语言进行信息交流的目的自然语言处理专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为的科学，其目的是让机器能像人一样具有学习的能力机器学习将人工智能技术应用于机器人，使机器人具有感知、思考和行动能力智能机器人运用计算机来感知、加工、理解客观世界中三维场景，目标是使计算机能像人那样通过视觉观察和理解世界计算机视觉知识工程就是以知识为处理对象，研究如何用机器实现知识的获取、表示、推理和决策，其目标是构造出高效的知识处理系统知识工程语音识别是让机器通过识别和理解把语音信号转变为相应文字的过程;语音合成是让机器通过规则和理解将任意的文本转换成标准流畅的语音输出语音识别与合成5.1认识人工智能--主要研究领域(机器学习)（1）深度学习深度学习所研究的深度神经网络本质上是层数较多的人工神经网络，它能够发现高维数据中的复杂规律，取得比传统机器学习方法更好的效果，解决了很多复杂的模式识别难题，在智能搜索、数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、语音识别，推荐和个性化等众多领域里取得了巨大成果，部分应用研究成果已转化为产品被广泛使用。（2）强化学习让智能体与外界环境进行交互进而学到最优控制策略。强化学习是AlphaGo等人工智能软件的核心技术，可用于计算机博弈、机器人控制、汽车智能驾驶、人机对话、过程优化决策与控制等领域，被认为是通向高级人工智能的重要途径，目前受到学术界和工业界的广泛关注。5.1认识人工智能--主要研究领域(知识工程)（1）专家系统专家系统是一种在特定领域内具有专家水平解决复杂问题的智能计算机软件系统，它将专业领域的专家知识收集并存储在系统中，然后运用这些知识通过搜索、推理来解决某些专业领域的问题。知识工程广泛应用于专家系统、机器定理证明、聊天机器人、智能搜索和知识图谱等领域。（2）知识图谱知识图谱是一种大规模语义网络，它把不同种类的信息连接在一起形成一个关系网络，利用关系网络描述真实世界中存在的各种实体和概念以及他们之间的相互关系，从而可以从关系的角度去分析问题，进而可以实现知识的快速搜索和推理。5.1认识人工智能--主要研究领域(自然语言处理)自然语言理解：主要研究如何使计算机理解自然语言的意义。自然语言生成：主要研究让计算机以自然语言表达给定的信息。自然语言处理包括文本分类根据一段不定长的文本内容来判断文本相应的类别。文本翻译文本问答舆情监测客服系统信息过滤自然语言处理技术应用5.1认识人工智能--主要研究领域(语音识别与合成)让机器通过识别和理解把语音信号转变为相应文字的过程，它与自然语言理解技术相结合，能让机器听懂人的声音。语音识别、自然语言处理和语音合成等技术相互结合，使机器可以通过语音与人进行交流。目前，语音识别和语音合成技术已经达到实用化的程度并应用到许多人机交互的场合。让机器通过规则和理解将任意的文本转换成标准流畅的语音输出，从而让机器能够像人一样开口说话。语音识别语音合成5.1认识人工智能--主要研究领域(计算机视觉)计算机视觉就是使计算机能借助各种视觉传感器获取场景的图像，从中感知和恢复三维环境中物体的几何性质、姿态结构、运动情况、相互关系等信息，并对客观场景进行识别、描述、解释、判断，或者将客观场景变换成新的表示。目前，计算机视觉研究的主要任务包括图像分类、目标检测和跟踪、语义分割、人脸识别、文字识别、事件检测和识别、几何测量、3D重建、自动图题、视觉问答等。其中，图像分类、人脸识别、目标检测等任务的计算机视觉算法在性能上已经逼近甚至超越了普通人类的视觉能力。目标检测目标跟踪语义分割5.1认识人工智能--主要研究领域(智能机器人)机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行各种任务的高度灵活的自动化机器。人工智能要实现学习、感知、语言理解、推理、规划等智能任务，机器人是一个理想的载体。近些年来，智能机器人得到飞速发展，其代表性的成果有波士顿动力公司研制的四足大狗机器人，本田公司研制的仿人机器人阿西莫，深圳市优必选科技公司研发的大型仿人服务机器人WalkerX等等，目前，智能机器人已广泛应用于工业制造、农业种植、物流运输、医疗诊治、电信运营、金融服务、教育、娱乐等领域。四足大狗机器人仿人机器人阿西莫大型仿人服务机器人WalkerX5.1认识人工智能1.替代人类劳动，解放劳动生产力2.提高医疗水平，造福人类3.精准决策，提升社会治理能力5．解决人类面临的严重问题6.探索未知，认识自然与社会规律4．改善生存条件，为人类提供安全环境7.改变生活方式，优化生活品质人工智能的社会价值5.1认识人工智能人工智能发展历程起步发展阶段遇冷时期复兴阶段时间19702020201020001990198019601956热度低潮时期平稳发展阶段高速发展阶段人工智能诞生机器定理证明感知机通用问题求解第一个专家系统目标落空资助停止遭遇基础性障碍专家系统遍地开花XCON系统获得成功反向传播算法推出第五代计算机计划失败专家系统存在问题显现研发经费投入缩减IBM“深蓝”战胜人类国际象棋冠军转向解决具体问题语音识别指纹识别网页搜索问答系统智能机器人辛顿等提出深度学习并成功研发出AlexNetGoogle推出无人驾驶汽车人脸识别、语音识别达到或超过人类水平AlphaGo战胜人类围棋世界冠军………………………………寒冬初冬初秋初春复苏爆发5.1认识人工智能--人工智能发展历程人工智能诞生关于达特茅斯夏季人工智能研究项目的一项提议：我们提议于1956年夏天在达特茅斯学院举行一次为期两个月10人参加的人工智能研讨会。这次研讨会的主题是一项假设的基础，即学习的每个方面或者智能的任何其他特征原则上都能够被精确地描述到能够用机器来模拟的程度。我们将试图从抽象和概念上寻找如何制造机器来使用语言，解决目前只有人类才能解决的问题，以及能够自我改进。我们认为，如果仔细选出一组科学家一起工作一夏天的话，将能够在一个或多个问题上取得意义重大的进展。

麦卡锡达特茅斯学院明斯基哈佛大学罗彻斯特IBM公司香农贝尔电话实验室1955年8月31日5.1认识人工智能--人工智能发展历程第三次浪潮（1993至今）图灵奖获得者杰弗里•辛顿2006年，加拿大多伦多大学的科学家杰弗里·辛顿提出深度学习。2012年，辛顿带领两名学生利用卷积深度神经网络AlexNet将图像分类错误率由26%降到15%并赢得2012年度ImageNet竞赛第1名。2012年底，Google公司的GoogleX实验室推出了无人驾驶汽车，它采用照相机、雷达感应器和激光测距机来“看”交通状况，可以同时对数百个目标保持监测。2014年，由百度自然语言研究院研发的人工智能语言交互机器人小度首次亮相于江苏卫视的《芝麻开门》闯关节目，出色的表现赢得现场观众惊叹不已。2015年，Microsoft研究院的何凯明